Болтовые соединения элементов

Общие соображения
В строительстве применяются:
Обычные болты с гайкой и шайбой;
Фундаментные (анкерные) болты;
Самонарезающие болты.
Болтовые соединения, в отличие от сварных, имеют более простую технологию выполнения и поэтому широко применяются при монтаже. Монтажные болты устанавливаются примерно в 2 раза быстрее, чем производится сварка. Болтовое соединение является разъёмным.
Однако болтовые соединения по сравнению со сварными являются более металлоёмкими и весьма деформативными. Последний недостаток устраняется применением фрикционных соединений на высокопрочных болтах.

Условные обозначения
Постоянные болты в заводских и монтажных соединениях
Временные болты в монтажных соединениях
Высокопрочные болты
Условные обозначения

Классы точности болтов
В зависимости от требований к точности диаметра болтов различают три класса точности (А, B, C):
в соединениях на болтах классов точности В и С диаметр отверстия превышает диаметр болта на 2…3 мм (в отдельных случаях – на 3…5 мм), что позволяет просверливать отверстия в каждой детали в отдельности – это «чёрные» болты;
в соединениях на болтах класса точности А диаметр отверстия не должен превышать диаметр болта более чем на 0,3 мм (такие отверстия получают, например, сверлением их на проектный диаметр в собранных элементах) – это «чистые» болты; раньше они использовались в особо ответственных соединениях, а сейчас из-за трудоёмкости установки их применяют редко (более эффективными являются высокопрочные болты).
В зависимости от требований к точности диаметра отверстий различают «чистые» и «чёрные» болты:

Классы прочности болтов
Наиболее широко применяют болты классов прочности 5.8 и 5.6 диаметром 16, 20, 24 мм.
первое число, умноженное на 100, равно временному сопротивлению, МПа;
произведение чисел, умноженное на 10, равно пределу текучести, МПа.
5.8
В зависимости от прочностных характеристик болты делят на классы прочности:
(классы прочности записываются через точку)

Виды болтовых соединений
Наиболее широкое распространение получили следующие виды болтовых соединений:
 Срезные соединения - воспринимают внешние усилия вследствие сопротивления болтов срезу и соединяемых элементов смятию, вследствие чего обладают повышенной деформативностью.
 Фрикционные соединения (сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах) -воспринимают внешние усилия вследствие сопротивления сил трения, возникающих по контактным плоскостям соединяемых элементов от предварительного натяжения болтов. Усилия натяжения контролируют, а соединяемые поверхности подвергают обработке.
 Фрикционно-срезные соединения (комбинированные).
 Фланцевые соединения - воспринимают внешние усилия вследствие сопротивления болтов растяжению; здесь несущая способность болтов используется наиболее полно.

Работа болтового соединения на срез и смятие
Смятие поверхности отверстия
Срез болта
Двухсрезное соединение
Односрезное соединение

Расчёт болтового соединения на срез и смятие
Расчётное усилие, воспринимаемое одним болтом при его работе на срез:
Расчётное усилие, воспринимаемое одним болтом при работе поверхности отверстия на смятие:
Rbs – расчётное сопротивление болта срезу (по табл. 58* СНиП);
γb – коэффициент условий работы болтового соединения (по табл. 35* СНиП); неравномерность работы многоболтового соединения учитывается коэффициентом γb = 0,9;
Ab – площадь сечения болта (по табл. 62* СНиП);
ns – расчётное число срезов болта.
Rbp – расчётное сопротивление смятию соединяемых элементов (по табл. 59* СНиП);
db – диаметр болта;
Σtmin – наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении.
Необходимое число болтов в соединении :
где

Расчёт болтового соединения на растяжение
Расчётное усилие, воспринимаемое одним болтом при его работе на растяжение:
Rbt – расчётное сопротивление болта растяжению (по табл. 58* СНиП);
Abn – площадь сечения нетто болта (по табл. 62* СНиП).
Фланец

Расчёт фрикционного соединения на высокопрочных болтах
Расчётное усилие, воспринимаемое одной поверхностью трения соединяемых элементов:
Rbh – расчётное сопротивление высокопрочного болта растяжению; Rbh = 0,7 Rbun (Rbun – наименьшее временное сопротивление разрыву, определяется по табл. 61* СНиП);
γb – коэффициент условий работы болтового соединения, зависящий от количества болтов (п. 11.13* СНиП);
Abn – площадь сечения нетто болта (по табл. 62* СНиП);
μ - коэффициент трения, зависящий от качества обработки поверхностей (по табл. 36* СНиП);
γh – коэффициент надёжности, зависящий от вида нагрузки (статическая или динамическая), разности номинальных диаметров отверстий и болтов (1…6 мм), способа регулирования натяжения.
Необходимое число болтов в соединении :
Контролируемое усилие натяжения болта :
nf – количество поверхностей трения соединяемых элементов.

Конструктивные требования к размещению болтов
Минимальные расстояния между центрами отверстий болтов назначаются из условия прочности материала соединяемых элементов.
Максимальные расстояния между центрами отверстий болтов назначаются
- при сжатии – из условия устойчивости соединяемых элементов на участке между болтами;
- при растяжении – из условия обеспечения плотного соединения элементов во избежание попадания в зазоры влаги и пыли, способствующих коррозии.
tmin
s2
s2
s1
tmin
db
s1 ≥ 2,5 db
s1 ≤ 8 db
s1 ≤ 12 tmin
s2 ≥ 2 db
s2 ≤ 4 db
s2 ≤ 8 tmin
Размещение болтов осуществляется в соответствии с конструктивными требованиями
(табл. 39 СНиП).